Йенс К. Скоу не просто открыл фермент. Он обнаружил механизм, который заставляет нервные клетки генерировать импульсы, а мышцы — сокращаться. Без этой крошечной биологической машины ваши мысли не могли бы переходить от одного нейрона к другому. Ваше сердце не билось бы.
Скоу родился в Лемвиге, Дания, 8 октября 1918 года. Он умер в Орхусе 28 мая 2018 года. Большую часть жизни он был биофизиком и преподавал в Орхусском университете. Но его наследие основано на одном монументальном прорыве: открытии натрий-калиевой АТФазы (Na+-K+ АТФазы).
Это открытие принесло ему Нобелевскую премию по химии 1997 года. Он разделил эту честь с Полом Д. Бойером и Джоном Э. Уокером. Однако, если другие исследователи описывали принцип работы АТФ, то Скоу выявил сам насос, который приводит этот процесс в действие.
От нервов до мембран крабов
Скоу изучал медицину в Копенгагенском университете. Степень доктора наук он получил в Орхусском университете в 1954 году. Его исследования не возникли на пустом месте. Они опирались на работы сэра Алана Ходжкина и Ричарда Кейнса.
Эти английские ученые наблюдали за движением натрия и калия через нервные клетки. Они заметили нечто странное. Когда нейрон генерировал импульс, ионы натрия устремлялись внутрь. Чтобы подготовить клетку к следующему сигналу, эти ионы необходимо было вытолкнуть обратно.
Это не было пассивным процессом. Он шел против естественного потока. Концентрация натрия была выше снаружи клетки, чем внутри. Перемещение его обратно внутрь требовало энергии. А именно — энергии аденозинтрифосфата (АТФ).
Скоу углубил это исследование. В конце 1950-х годов он выдвинул радикальную идею. За перемещение молекул через клеточную мембрану отвечает фермент. Мембрана — это не просто барьер. Это активный транспортер.
Он проверил эту теорию, используя мембраны нервных клеток крабов. Крабы были выбраны из-за их крупных и доступных нервов. Результаты были неопровержимыми. Он изолировал фермент, который сейчас известен как Na+-K+ АТФаза.
Как именно работает насос
Этот фермент находится в плазматической мембране животных клеток. Он действует как строгий привратник.
Он активируется при обнаружении определенных условий. Внешний калий запускает его. Внутренний натрий обеспечивает его энергией. Как только он включается, он выполняет неумолимый цикл:
- Он выкачивает натрий из клетки.
- Он затягивает калий в клетку.
Этот обмен поддерживает критический баланс. Внутри клетки концентрация калия остается высокой, а натрия — низкой. Снаружи ситуация обратная. Этот градиент не является опциональным. Он необходим для жизни.
Фермент выкачивает натрий из клетки и затягивает калий внутрь, тем самым поддерживая высокую внутриклеточную концентрацию калия и низкую концентрацию натрия по сравнению с окружающей внешней средой.
Открытия Скоу не только объяснили природу нервных сигналов. Они выявили фундаментальный класс биологических машин. Другие ферменты работали аналогичным образом. К ним относились ионные насосы, контролирующие сокращение мышц.
Почему это важно для вас
Вы можете спросить, почему нервы крабов имеют значение для человека. Они имеют значение, потому что биология консервативна. Натрий-калиевый насос в вашем мозге работает точно так же, как тот, который Скоу изучал на крабах
